複雜性背後潛藏着驚人的簡單性。造就第418位講者 Geoffrey West

• 《規模》作者
• 複雜科學家

為什麼我們出生後身體會快速成長，到了一定時間就停止了呢？

為什麼我們的壽命注定在100年左右，而不是更久？

為什麼所有的公司都會走向死亡？

為什麼社會越先進，生活節奏就越快？

這些現象背後隐藏着一整套複雜的生命周期理論。

統治整個生物圈的神秘數字

小到巴掌大的鼩鼱、大到海洋裡的巨無霸藍鲸，和我們人類一樣，都是哺乳動物。

我們各自都有過非常不同的自然進化史，在器官、細胞、基因組上的差異性，是我們今天在外表和生活環境上存在差異的原因之一。

表面上看，由于這些哺乳生物的差異極大，如果對它們進行測量，然後把測出的結果繪制在包含動物個頭大小參數在内的曲線圖上，這些結果會合乎常識地呈現随機分布的樣态。

但事實恰好相反。下圖豎軸代表代謝率，就是我們為了維持生命，每天所需攝取的食物和能量。橫軸代表自己的體重、大小。

你會發現一切恰好都落在一條直線上。這意味着：複雜性背後潛藏着驚人的簡單性。

這個圖表繪制的其實是生命最基本的特質（新陳代謝），及其最基本的量化指标：新陳代謝率。

這張圖所揭示的另一個重點是：假設不考慮自然選擇和進化的影響，很可能有人會認為“如果我們将某個生物的大小放大一倍，或者拿它跟比它大一倍的動物相比較，它的細胞數量當然也會增加一倍”。

也就是說，如果體重體型增加一倍，你會很容易地以為維持生命所需的能量和食物，也需要增加一倍。

如果按照這個假設，圖中斜線的斜率就應該是1。但事實上它的斜率是3/4。這意味着：随着生物的體積放大一倍，它所需要的食物不是同比增加一倍，而是隻需要增加75%，即四分之三。

不論是從2克增加到4克，還是從200公斤增加到400公斤，對任何生物來說，大小每增加一倍就可以節省25%的食物。這就是“規模經濟”。

事實上，這一規律也貫穿于任何生命體、生理量和生命曆史事件。每個生物類群都遵循這一25%的節省規律。

上圖豎軸是心率，指每分鐘的心跳次數。圖中斜線的斜率是-1/4，負數反映的是心率随着體型的增加而降低。

這張圖和主動脈半徑長度有關。主動脈是指第一根從心髒出來的血管，負責将血液輸送到整個血液循環系統。這條斜線的斜率非常接近3/8。

這些圖表和其他大量由于時間關系而無法一一列舉的同類數據圖表都揭示了一條規律：斜線的斜率都是1/4的簡單倍數。

事實上，所有哺乳動物都遵循這條規律。換句話說，我們周圍生物界的一切都離不開“1/4”這個數字。

這就是“1/4次幂規模法則”。

其實壽命同樣遵循1/4斜率的規律，如果把壽命和體型大小做比較，你會發現壽命增加的斜率是1/4。剛才關于心率的斜線也顯示，心率減小的斜率也是1/4。

如果把兩者相乘，其中一個增加的倍數正好和另一個減小的倍數抵消了。這也就是說，壽命乘以心率的積其實是個常量，這個乘積就是一個動物一生的心跳次數。

不管是老鼠大小的鼩鼱，還是足球場大小的藍鲸，它們一生的心跳次數都是恒定一緻的，所有哺乳動物也都是這樣，這個數字大約是15億次。

這張圖中的直線反映的是：盡管不同的哺乳動物之間存在體型、種類上的巨大差異，它們的進化過程也都不一樣，但它們一生的心跳次數卻都是恒定一緻的，非常有規律。

為什麼會出現這種情況呢？

所有生命體中都有一種維持生命源頭的東西，即系統網絡（networks）。比如循環系統、呼吸系統、泌尿系統、神經系統。

從數學和物理學角度推導，能發現這些網絡系統之中存在一種規模法則。這個法則和構成生命體的網絡系統，從根本上限制了生命演進的方式。

下圖左側是一顆樹，右側是肺部。它們本質上都是一套網絡系統。

當代入新陳代謝、成長、長壽、死亡、進化速度、細胞更新次數、細胞快速更新這些因素，從數學和物理學層面進行分析計算時，我們會發現這些因素都是相互關聯，并且遵循之前展示的1/4斜率法則。

數學方程中的生命軌迹

人通過食物獲取能量，身體通過系統網絡把能量輸送給細胞，完成生命體的新陳代謝。但攝取的能量都消耗在哪些地方了呢？

一個用來維持已有細胞，包括修複損傷，清理已死細胞，另一個則是供給身體，生産新細胞。

如果我們從數學運算的角度去看待生命體的能量代謝，利用規模法則對其運算時，就能預測出某個系統随年齡變化的速度，也就是成長速度。

這個成長曲線圖的主角是我們哺乳動物中的一員——老鼠。豎軸代表體重，橫軸代表年齡。

如圖所示，老鼠剛開始時快速成長，之後停止成長。事實上，所有哺乳動物的成長過程都是這樣，比如鳥類、魚類、牛。

運算過程會涉及一些通用參數，這意味着同樣的數學方程（規模法則）和參數控制着一切生物的成長。

換句話說，即便改變生物的體型、體重、時間值等因素，按照數學方程，最終得出的結論也是，所有生物的成長速度是一樣的。

這個曲線圖就很好地說明了所有生命的統一性，也能有效地幫助我們解讀任何動物的生活和死亡軌迹。

這張圖表是關于腫瘤的，也就是癌症。腫瘤是一種生長于我們體内的生命體，事實上它們也會成長，而且也遵循生物界同樣的成長規律。

把生物規模法則放在城市、公司上，情形會怎麼樣？

每個城市都有各自獨特的曆史、地理和文化背景，差異極大。盡管看起來如此不同，但它們的區别是不是隻停留在大小規模上呢？

以美國為例，紐約是放大版的洛杉矶嗎？洛杉矶算是放大版的芝加哥？芝加哥算是放大版的聖達菲嗎？

它們僅僅是其他城市的放大或者縮小版嗎？或者也具有生物界的那種普遍性？

這是120年前的紐約。這個圖展現了典型的城市風貌——有基礎設施，有樓房和道路，還有人。

談及城市，大家首先想到的是樓房和路，想到巴黎的林蔭大道，想到浦東的摩天大樓。總之，你會先想到城市的外觀。

但一座城市真正的本質其實是人，城市最首要的意義是增進人與人之間的聯系和交往，從而激發出新點子，創造财富，改善生活。

正是這些交流才可能會催生出谷歌、阿裡巴巴、相對論、量子力學和蘋果手機。

城市就是我們發明的、能實現以上功能的非凡機器。對應的，城市其實也是兩個部分的融合。

一部分是城市的“肉身”，包括它的能量和資源、發展過程、新陳代謝，與“肉身”結合的是人與人之間的信息交流，還有其中的網絡，比如運輸網、電網、燃氣管網、水網。

另一部分是城市的社會經濟方面，即社會網絡，這個部分非常重要。

上圖表示的就是社會網絡，裡面各個節點就是一個個人，那些線的兩端是這些人和跟他們聊天的朋友，正是這個人際交流的網絡結構決定了城市的結構。

社會網絡的标志性特點一個是模塊化，我們會組成各種小組，比如家庭，比如我們生活和工作的團隊。

第二，你與人交流的方式不重要，重要的是你必須在一個地方待着。無論你用不用智能手機、上不上微信，這些東西都存在于網絡空間，但你必須在地面上。這是很重要的。

而且你也得走動起來，你要從家裡去學校、去辦公室、去商店。所以你還要經常移動。

當把這種模塊性和移動情況放在一起進行數學運算，就會得出一定的結果，就會發現社會網絡的普遍性。

世界各地情況都是一樣的。雖然在文化上會有差異，但人類基本都是這樣的。

城市越大工資越高節奏越快，背後的原理是什麼？

社會網絡的根本特點是，我看不見你，但我能指向你，我可以和你說話。

你可以跟一位女士說話，可能是你身旁那位，然後你再跟我說話，我們都在對話，不斷得到正反饋，很可能我們談論的東西沒什麼意思，可能是關于足球比賽，也可能是關于美妝。

但就像我說的，這種交流偶爾會産生一些意想不到的東西。

社會互動固有的正反饋機制，引發了跟生物界類似的規模縮放。但它有一個新的特質。我稱之為“超線性規模縮放”。

這意味着，并不是越大，人均規模經濟就越小，而是說越大，這種正反饋會給你更多的人均量，更多信息和更多想法。

借此我們可以預測出城市的超線性規模縮放。圖上顯示的是加油站數量，它是城市規模的一個函數，其分布跟剛才生物數據圖的結構一樣。這個例子非常好地解釋了規模縮放。

根據這條虛線，城市規模擴大一倍後，就需要多一倍的加油站。

但實際情況可不是這樣！城市規模擴大一倍後，你隻需要增加85%的加油站。也就是說，每增加一倍，你可以節省15%。這跟生物界的情況有點不一樣。

這裡節省的是15%，而不是25%。我隻展示了歐洲四個城市，但其實全世界的情況都是如此。

更有意思的是，社會網絡和社會互動領域裡的超線性行為。

圖中左邊是美國的工資情況，工資是城市規模的一個函數，而右邊是極具創意的人群、專業人士之類的。

這裡最有意思的是，它不光是在縮放，而且縮放的斜率是一個大于1的指數，這意味着，城市越大，創意人群越多，人均工資就越高。

這是和專利數量相關的圖表。如果一個城市擴大一倍，或者拿另一個兩倍大的城市與之相比，你會發現，所有好的和不好的指标都會增加15%，财富、收入如此，疾病和犯罪也是如此。

這意味着城市一直擴大，能吸引很棒的就業機會，各種令人興奮的事物，所有的社會經濟指标都會系統性地增加，同時總體上還可以節省15%的基礎設施。

從這個意義上而不是從幸福感或者滿足感上看，大城市确實很好，而且規模越大越好。

社會互動正反饋機制還會加快生活節奏，這跟上面發生在生物界的情況不同。

生物界的規模經濟會減慢生活節奏，笨重的大象移動較慢，老鼠就跑得很快。

在社會經濟體系中，如果你住在一個小城鎮，生活節奏緩慢。如果你住在上海，生活節奏加速，可能會很吓人。

左圖顯示，物種的心率随着個頭的增加而系統地減小，而右邊就比較奇怪，這是城市中的步行速度，符合許多美國和歐洲城市的情況。

當城市的生長周期遭遇瓶頸

如果對照之前對生物界生命周期的研究，我們會發現城市成長背後的奧秘——社會代謝率。

城市中各種各樣的活動都會消耗一定的能量和信息，比如能源、資源、産品、專利等等。

一方面，我們需要對已有的進行維護，比如維修建築、道路，還要“維修”你。你得去醫院，看醫生。

你還必須建造新的建築和道路、新的人。

如果我們同樣把社會代謝看作一種數學現象，從數學運算的角度去看待城市的能量代謝，利用規模法則對其運算，同樣能預測出就能預測出一個城市的成長軌迹。

之前我們得出結論，生物在快速成長之後會進入停止生長的階段。

這種規律的增長範式如果同樣适用于社會經濟學領域，那無疑是非常糟糕的。但實際上情況并非如此。

工業革命時期，我們發現了化石燃料，發現了資本主義和自由市場的偉大之處，然後創造出一種社會經濟範式，一種無限制的增長範式。這基本就是社會經濟領域的增長情況。

這個範式非常好，但有一個緻命的缺陷。圖中那個虛線表示的就是這個缺陷，叫做“有限時間奇點”。

在未來的有限時間段内，可能是五年、十年、五十年、一百年，社會經濟指标會變得無限大。這非常不可思議。因為GDP不會變得無限大，工資也不會無限大。

這個理論已經告訴你會發生什麼，也就是右邊那個，經過奇點後就會出現停滞，然後就暴跌。那要如何避免呢？

我們假定左邊開頭的那部分，發生在基本範式還沒有太大改變的時期。在那個時期，我們發現了銅、鐵、煤，發明了電腦，還發明了信息技術。這時我們處于成長階段。

但為了避免右邊那種情況，就得在到達奇點之前做出重大創新、重大的範式調整，或者說是重塑自己，這樣才能重新設定時間，重頭再來一次。

但這裡還有一個陷阱。所有這些曲線越往前發展，生活節奏會越來越快，這也意味着創新之間的時間間隔越來越小。發明的速度必須越來越快。

為了讓這種情況在任何層面都能維持下去，你就得加快創新周期——電話的問世花了四十年，而互聯網隻需要三年。

西方文學中有一個著名神話叫做《西西弗斯》。這個人做了壞事，神就跟他說：“你淪為永世的罪人，必須得把巨石滾到山頂再滾下來，如此循環往複，無窮無盡。”

我們的情形和西西弗斯一樣。我們身處這種體系中，就得不停地去重新創造。

但我們要處理的問題比西西弗斯更棘手。因為他隻需要每次以同樣的速度把石頭弄上山，但我們每次都得加快速度。

這一切是可持續的嗎？我們能做些什麼？

公司的亞線性規模變化像生物界的那種一樣，先是迅速成長，然後會停止，然後就死亡。這是典型的公司生命曆程。

這張圖表是1950年以來所有美國上市公司的成長情況。可以看到，新公司成長得非常快，也就是著名的曲棍球杆曲線。老公司成長很慢，保持水平狀态。最終，所有公司都停止成長，走向死亡。

這是對美國所有上市公司做的長時間分析，它們的平均壽命是十年。所以當你到我這個年紀的時候，可能不會有谷歌，或者微軟、阿裡巴巴……

最後，我想提兩句名人名言。

充滿争議的著名經濟學家約瑟夫·熊彼特曾寫道：“所有成功的人都站在搖搖欲墜的地面上。”

早在熊彼特之前，著名心理學家薩賓娜·斯皮勒林已經發現這一點。她說：“毀滅是事物出現的原因。”

最後是偉大的數學物理學家約翰·馮·諾伊曼。他在60年前說過：“技術的不斷進步使得人類在往前邁進的過程中不斷接近于某些重要奇點，但正如我們所知，超過這個奇點之後，人類社會就會停止。”

這就是我們現在面對的情況。我們需要接受這個事實，搞清楚如何往下走。

文字 | 黃揚、慕名而來

校對 | 其奇

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